心房顫動左心房功能的超聲研究進展

申悅竹 杜鑫 蔡衡

(1.天津醫科大學研究生院，天津300052； 2.天津醫科大學總醫院心內科，天津300052)

心房顫動(atrial fibrillation，Af)是目前臨床最常見的心律失常之一，其發展結局往往不良，Af的進展中常常伴隨左心房(left atrium，LA)結構與功能的改變。探索新的方式來評價LA功能，對于Af患者的病情評估、療效觀察以及預后判斷具有重要的意義。目前，超聲心動圖的多項評估指標已被證實有效可靠，但臨床指南尚未采用，可能是由于在技術層面尚未統一評價標準。

1 LA與Af

Af是臨床最常見的心律失常類型之一，研究證實Af與卒中、全身栓塞、心力衰竭和全因死亡率相關。血栓栓塞事件是Af的主要并發癥，與Af相關的血栓栓子(約89%)被認為主要來自左心耳[1]。目前臨床根據Af發作時間及干預治療推薦Af分類為：陣發性Af，Af發作7 d內自行終止轉復竇性心律；持續性Af，Af發作超過7 d或通過藥物、復律等干預后轉復竇性心律；長程持續性Af，Af發作持續時間超過12個月；永久性Af，轉復失敗或未轉復的持續Af[2]。Af患者并非時刻處于Af狀態，而Af的發生和發展是持續演變的過程且常伴隨LA結構與功能的改變。雖然目前Af治療指南不包括LA功能的評估，但已有越來越多的證據支持它應用于Af患者的風險評估[1]。

在整個心動周期中，LA主要有三個功能：儲存功能是心室收縮期時儲存來自肺靜脈的血液；輸送功能是心室舒張早期被動運輸心房血液至心室，即被動泵血階段；收縮功能是心室舒張晚期，心房主動收縮使心室進一步充盈，即主動泵血階段。這三種功能都受生理因素的調節，包括影響心室泵血的前負荷和后負荷[3]。當心臟負荷改變時，三種功能相互依存，彼此代償，這一適應性正是確保左心室(left ventricle，LV)充盈的重要前提[4]。當心臟負荷發生病理性或永久性的改變時，如出現高血壓、主動脈狹窄和心律失常等因素時，LA功能的適應性改變會出現失代償。

在Af患者中當LA功能發生失代償時，相應的LV充盈量與輸出量的減少，導致LA壓力升高，出現LA擴張和心肌重構，病程較長時心房壁僵硬度增加，順應性及充盈能力降低，加重LA結構及功能損害[5]。同時亦導致LA發生電重構，引起心房傳導性、興奮性及自律性改變，并使Af進一步惡化。故指南推薦Af患者評估LA容積[6]。

然而深入研究發現，LA容積增大尚不能完全解釋Af的發生和發展，早期Af的發生可能與心房肌內的纖維病變有關，這些纖維病變可形成心房內的折返環路，誘導和延續Af的發生，這也解釋了陣發性Af進展為持續性，甚至永久性Af的轉變[6-7]。這進一步表明在Af的進展過程中，出現LA擴張之前存在復雜的病理生理變化，使得LA功能評估在早期無LA結構改變的Af患者中，比最大LA容積的評估更具有臨床價值[8]。因此，對于早期Af患者，LA功能評估比LA結構評估更具有臨床價值[8]。

2 LA的超聲評估

超聲心動圖作為無創、安全的心臟評估工具，具有多功能性、實時成像能力和較高的時空分辨率。越來越多的研究發現Af患者應用超聲評價LA功能優于LA結構。

2.1 M型超聲

目前臨床上常在胸骨旁LV長軸切面上測量左心室收縮末期LA前后徑來評價LA的大小。由于LA解剖結構的不對稱性，LA前后徑并不能真正反映Af患者的LA擴張水平，但鑒于其測量方法簡便，常用于初步估測LA結構。

2.2 二維超聲

經典的Simpson雙平面法是目前臨床上基于二維超聲評價LA容積的重要方法之一，于心尖四腔心切面及兩腔心切面分別測量一個心動周期內LA在不同時相的容積測量指標，主要包括左室收縮末期LA最大容積(LAVmax)、左室舒張末期LA最小容積(LAVmin)、心電圖上P波開始時LA收縮期前容積(LAVpreA)，并進一步計算出射血分數(ejection fraction，EF)、被動EF和主動EF等(表1)[9]。

表1 Af患者LA功能與LA容積

2.3 多普勒超聲

LA充盈(肺靜脈血流)和LA排空(二尖瓣血流)的多普勒波形可用來估計LA相對功能。二尖瓣血流頻譜中可見Af患者二尖瓣口的舒張晚期充盈波(A波)消失，而A波的出現并逐漸升高預示LA功能的恢復[10]。肺靜脈血流頻譜中Af患者心房收縮期負向A波消失，LA壓力升高，心室收縮期S波明顯降低，舒張期D波增高。但對于Af來說，獲得高質量的血流頻譜相對困難，故其各項指標評價LA功能較為困難。

2.4 組織多普勒成像

常用的組織多普勒成像(tissue Doppler imaging，TDI)技術為脈沖組織多普勒或彩色組織多普勒。取樣線置于心尖四腔心切面在二尖瓣環室間隔側獲得二尖瓣環在心臟長軸方向的運動曲線[11]。

因為A波峰值與左心房射血分數(left atrium ejection fraction,LAEF)相關性高，準確性不受LV負荷及房室壓差的影響，常用于LA功能的評估，提出了超聲心動圖同步心電圖上P波的起始時間至組織多普勒追蹤A波波峰的時間(the time from the onset of the P-wave to the peak A’-wave on the tissue Doppler imaging，PA-TDI)，代表LA從電激活到機械激活之間的持續時間，反映了LA的總激活時間，是LA纖維化和LA心肌重構的標志[12]。Af患者相較于正常人群，PA-TDI出現明顯延長，這表明其LA發生心肌纖維化與功能受損，被證實為新發Af及射頻消融或電復律后Af復發的獨立預測指標[13-16]。研究進一步發現在發生卒中的Af患者中，PA-TDI出現了顯著延長，并證實了PA-TDI為除CHA2DS2-VASc評分外又一獨立預測Af卒中的標志，PA-TDI每增加10 ms，Af患者卒中風險增加8%(95%CI1.02～1.15，P=0.012)[17]，表明Af患者LA功能受損與其卒中也存在著一定關聯[17-19]。PA-TDI指標的提出至今，由于其操作的簡單、快速、可靠，被越來越多的研究應用于Af患者的評估，相關研究發現與保持竇性心律的患者相比，新發Af的PA-TDI時間更長[(172±25)ms vs(150±20)ms][14]，但目前尚缺乏大樣本、長時間的隨訪數據來進一步驗證，這也表明在PA-TDI從科研走入臨床實際應用仍需大型研究進一步完善，但其對于Af患者LA功能評估的價值是值得肯定的[20]。

由于Af患者并非時時處于竇性心律狀態，心電圖對于P波和竇性心律的要求限制了PA-TDI在Af中對于左心功能評估的廣泛應用，并且該技術存在角度依賴性以及受心臟運動的影響，組織多普勒速度可能會出現誤差[9]，但是PA-TDI在預測新發Af和射頻導管消融術成功方面的價值已被證實，增強了非侵入性超聲心動圖技術在評估LA功能的可行性[21]。

近些年，反貪調查和公安、國安機關的偵查工作相比，在技術層面的差距非常之大，制約了反貪工作的效率和權威。由此，強化調查領域的技術支持成為重點工作?？梢灶A見的是，在不久的將來，職務犯罪調查將會圍繞高新技術進行調查模式的重構。在這個意義上，技術發展的必然性與社會發展的必然性出現了重合，逐步形成了技術的社會化機制。作為調查主體的調查人員卻未能與科學技術一樣被列為重點建設的目標，也就意味著人文技術調查地位的衰弱。實際上，暗藏在調查中的技術路徑選擇之爭已經初露端倪，并已存在于感官的社會構建之中。但這樣的路徑之爭并非現實的社會構建，作為兩種重心不同的調查技術路徑選擇，至少在理論上值得分析。

2.5 應變及應變率成像

2.5.1 應變及應變率

應變及應變率分別代表心肌形變的大小和形變速率，它們可使用TDI或斑點追蹤成像技術(speckle tracking echocardiography，STE)來評估心肌整體及局部功能[22]。這兩項指標以前較多應用于心室肌評估，近年來逐漸用于心房功能評價，特別是心房縱向應變的評估是分析Af節律下LA功能的良好參數。新的EACVI/EHRA專家共識指出評估Af患者二維STE和LA應變是極具前景的指標[23-24]。Kuppahally等[25]已證實釓造影劑延遲增強心臟磁共振成像測定的LA纖維化程度與LA應變之間存在著負相關，表明應變在評估LA纖維化程度上對于Af患者LA功能評價具有較好的敏感性。

2.5.2 二維STE

二維STE是目前評估應變及應變率最常用的技術，它一般在心尖四腔心切面及兩腔心切面分析，將左房壁分為12個節段，根據劃分時期(心室周期或心房周期)的不同，LA應變參數也不同。心房周期下，第一個負峰應變表示LA收縮功能，正峰應變對應于輸送功能，兩個峰值的和表示儲備功能。目前研究常用心室分期，分為LV收縮期、LV舒張早期及LA收縮期，這三個時期的應變及應變率分別反映了LA的儲備、輸送及收縮功能[9]。Af患者需連續5次測量取平均值，通過軟件計算給出每一節段的縱向應變曲線以及反映LA功能病理生理學的總平均曲線。

正常人群中還有LA收縮峰值應變(peak atrial contraction strain，PACS)和LA縱向峰值應變(peak atrial longitudinal strain，PALS)兩個參數，但在Af患者中PACS消失，證明了由于LA結構的重構導致LA收縮功能的下降，也是Af病程發展的損害之一(圖1)，在580例無房性心律失常史的成人中應用二維STE評估研究，發現新發Af患者有較低的LA主動EF(16%±5%vs 28%±8%，P<0.001)和LA收縮時較低的LA應變率(-0.9%±0.2%vs -1.4%±0.5%，P<0.001)，以及較大的LA容積指數[(59±12)mL/m2vs (46±16)mL/m2，P<0.001]，多因素logistic回歸分析顯示STE評估的LA主動EF是新發Af的獨立預測因子[26]。

圖1 健康受試者LA應變曲線(左)[27]和Af患者LA應變曲線(右)

2.5.3 三維STE

由于三維空間下能更客觀、準確、完整地追蹤心肌的運動軌跡，三維STE技術逐漸興起。通過三維STE獲取心臟容積-時間曲線，反映LA在不同心動周期LA容積的動態變化，從而計算出LA節段及整體的應變率、旋轉和扭轉等參數，能更準確地評估LA容積及功能變化，并且能評估LA心內膜面積應變，三維STE測量的心房收縮期前的LA心內膜最大應變具有很高的準確性，與通過測量LA容積評估的LAEF和主動EF相比更為準確[31]。對于Af患者，在應用三維STE評估陣發性Af患者LA功能研究中發現，陣發性Af患者存在LA非同步化和傳導延遲[32]。同時三維STE可評估LA電-機械活動和LA解剖結構，比較二者之間的差異，有助于Af病理生理學機制的研究，并且在預測消融后Af復發具有明顯優勢[32]。研究結果顯示LA容積指數、整體峰值應變和時間-峰值標準差是高血壓患者發生陣發性Af的獨立危險因素，證明陣發性Af的發生與LA順應性降低、電-機械分離以及LA幾何形變有關[33]。由于空間分辨率及時間分辨率需求較高，Af患者在Af發作時LA收縮不規律較難獲取準確數據，故而雖提出此評估標準，但較二維STE而言應用率低，在臨床上應用受限[34]。

2.6 實時三維超聲

實時三維超聲是基于矩陣型探頭掃描和微電子處理技術，實時直觀地顯示心臟的三維解剖結構，它可在一定程度上彌補二維下對心臟結構檢測的限制，目前在LV評估上應用廣泛，近年來也逐漸應用至心房評估上[35]。與二維下應用Simpson雙平面法評估LA容積相比，它彌補了二維下應用雙平面體積方法計算產生縮短而造成的誤差，將其與心臟磁共振成像比較，發現實時三維超聲心動圖成像更為精確，并且結果可重復性更高[36]。但三維超聲的圖像要求高的成像質量，采集需患者的合作，即在連續的心臟周期中進行三維重建，對于R-R間隔不規則的患者如Af節律中較難進行[37]；其次目前實時三維超聲在計算軟件上仍是基于LV測量的基礎上設計的，由于針對LA測量的缺少，實時三維超聲心動圖在LA測量與評估上仍有較大的進步空間。

3 展望

對于Af患者LA功能超聲評估而言，由于心動周期不穩定，LA和LV功能之間的相互作用使LA功能分析復雜化等原因，傳統超聲技術如M型超聲、二維超聲及多普勒超聲等存在測量局限性，雖然目前研究通過增加測量心動周期數量，如測量5個心動周期取平均值來彌補心動周期不穩定所帶來的誤差，但仍舊不能滿足目前臨床評估LA功能的需求，新的超聲評估指標不斷出現，如STE技術、PA-TDI和實時三維超聲等，給目前LA功能評估帶來了新的評估方向。

目前各項研究顯示這些新型指標在Af患者LA功能評估上，確實具有各自的優點與價值。PA-TDI是目前無創性評估LA纖維化和LA心肌重構的標志，其在Af患者發生與預后的價值是十分明確的。實時三維超聲可彌補二維下對心臟結構檢測的限制，具有較高準確性與可重復性，雖然目前缺少大量針對Af患者的研究數據，但其或可成為未來Af評估的研究方向。而評估應變和應變率的STE技術通過非多普勒、角度無關的量化提供了高度可重復的LA形變測量方法，它的定量測量形變能力反映了LA結構改變和心肌纖維化的程度，具有較高的準確性和重現性[34]。STE技術作為目前國際上新興的重要超聲技術，在Af患者評估的臨床應用上具有較好的發展前景，可以用來預測Af發生風險，評估LA纖維化程度和LA功能，量化復律或消融治療后Af復發和卒中風險，或可進一步完善Af評估。3D-STE已在Af的研究中獲得良好的結果，不僅可分析LA縱向形變，而且可分析環向、徑向和區域心肌的應變。

但新的超聲指標也確實存在各自的限制性，目前尚無一種技術可全面評估Af患者LA的功能，PA-TDI對于Af患者竇性心律狀態的要求以及角度依賴性。令其在Af患者評估應用中受到限制；實時三維超聲對于心臟節律要求的嚴格性，也成為其在Af患者中應用的阻礙。目前STE技術或更具有前景，雖缺乏更專業應用于LA評估的分析程序和專業的數據采集分析人員，但目前針對LA的STE專業分析軟件正在同步開發，相關應變參數的應用也在優化。目前研究的大多數結果是基于少數受試者，并受年齡、性別、LA區域和超聲儀器的影響，需大型前瞻性研究和更強有力的臨床結果數據來證實其評估能力。

Af患者LA功能超聲評估的研究為LA對Af的發生和進展研究提供了新的見解，超聲評估仍是預測Af發生、預后及并發癥的有效工具。目前對于Af患者LA功能的超聲評估仍需進一步研究，以提高目前評估指標的規范性及準確性，并探索新的評估指標。